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搬运机械手设计范文
搬运机械手是一种能够代替人工搬运物体的机械装置。
它能够根据预
设程序，准确无误地完成物体的搬运任务，提高生产效率和工作安全性。
本文将对搬运机械手的设计进行阐述，包括结构设计、控制系统和安全性
设计等方面。
搬运机械手的结构设计是其基础，良好的结构设计能够保证机械手的
运行平稳、稳定和可靠。
首先，机械手的骨架需要具备足够的强度和刚度，以承受各种工况下的载荷。
其次，机械手的关节设计需要灵活、准确，以
达到最佳的运动效果。
同时，机械手的末端执行器设计要能够适应不同物
体的搬运需求，具备良好的抓取能力和准确的定位功能。
搬运机械手的安全性设计至关重要，它能够保证机械手的运行安全和
人员的人身安全。
首先，机械手需要具备自动停止功能，当检测到异常情
况时能够及时停止运行，避免发生意外。
其次，机械手需要具备防撞设计，能够避免与周围环境或物体的碰撞，减少损坏可能性。
此外，机械手的抓
取设备需要具备力控制功能，以避免因过大的抓取力导致物体或机械手的
损坏。
最后，机械手需要具备紧急停止按钮和安全门等人机交互设备，以
保障操作人员的安全。
综上所述，搬运机械手设计的关键要素包括结构设计、控制系统和安
全性设计等方面。
良好的设计能够确保机械手具备高效、稳定、可靠和安
全的搬运能力，满足不同搬运任务的需求。
随着科技的不断发展，搬运机
械手将有着更加广阔的应用前景和发展空间。
机械手设计摘要本文简要地介绍了工业机器人的概念，机械手的组成和分类，机械手的自由度和座标型式，气动技术的特点，PLC控制的特点及国内外的发展状况。
本文对机械手进行了总体方案设计，确定了机械手的座标型式和自由度，确定了机械手的技术参数。
同时，分别设计了机械手的夹持式手部结构以及吸附式手部结构;设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩;设计了机械手的手臂结构，设计了手臂伸缩、升降用液压缓冲器和手臂回转用液压缓冲器。
设计出了机械手的气动系统，绘制了机械手气压系统工作原理图。
利用可编程序控制器对机械手进行控制，选取了合适的PLC型号，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手的工作时序图和梯形图，并编制了可编程序控制器的控制程序。
关键词：工业机器人；机械手；气动；可编程序控制器(PLC)；机械手设计第一章绪论1.1机械手概述工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。
特别适合于多品种、变批量的柔性生产。
它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。
机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。
机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。
机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备.机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。
搬运机械手毕业设计摘要本文针对工业生产中搬运过程中的自动化需求，设计了一款搬运机械手。
该机械手能够自动完成物料搬运、定位和堆放的任务，提高了生产效率和工作安全性。
设计包括机械结构、控制系统和安全保护装置。
关键词：搬运机械手、自动化、物料搬运、机械结构、控制系统、安全保护装置1.引言随着工业化进程的加快，生产线上的物料搬运工作量越来越大，传统的手工搬运方式已经无法满足需求。
自动化的搬运机械手能够代替人工完成搬运任务，提高了生产效率和工作安全性。
因此，设计一款能够实现自动化搬运的机械手对于工业生产具有重要意义。
2.设计原则(1)功能全面：能够完成不同规格、不同材料的物料搬运任务；(2)精确定位：能够精确地将物料放置到指定位置，避免人工调整；(3)堆码能力：能够实现物料的堆码操作，提高存储密度；(4)安全性保护：具备必要的安全保护装置，避免意外情况发生。
3.机械结构设计机械结构是搬运机械手的关键部分，决定了机械手的动作能力和稳定性。
设计中采用了多关节机械手的结构，能够实现六个自由度的运动，适应复杂的搬运场景。
机械手采用轻质材料制造，以提高载重能力。
4.控制系统设计控制系统是搬运机械手的智能核心，决定了机械手的动作控制能力。
控制系统由硬件和软件两个部分组成。
硬件包括传感器，执行机构和控制器，软件包括运动控制算法和路径规划算法。
通过传感器对物料位置、重量和形状进行检测，控制器可以根据检测结果对机械手进行自适应控制，完成搬运任务。
5.安全保护装置设计工业生产中机械手搬运过程中存在一定的安全风险。
设计中引入了安全保护装置，包括红外线传感器和急停按钮。
红外线传感器能够检测到人员或障碍物的接近，触发警报或停机，防止意外发生。
急停按钮可以在紧急情况下立即关闭机械手，确保生产安全。
6.实验结果和分析通过实验，验证了搬运机械手的功能和性能。
机械手能够准确地捡起、移动和堆放物料，实现了自动化搬运。
同时，安全保护装置能够有效地保护工作人员的安全，预防意外事故的发生。
机械手的设计范文
摘要
本文旨在提出一种新型机械手的设计，并介绍它的结构设计，功能实现和性能测试。
该机械手由主体部件、运动控制部件、传感器和外部电源组成。
其中，主体部件包括铝型材、弹簧等；运动控制部件包括电机、轴承、驱动设备和控制电路；传感器包括光学传感器和激光传感器；外部电源包括电池和外部电源。
本文还讨论了机械手的功能实现，并实施性能测试。
测试结果表明，该机械手能够实现准确、稳定和高效的运动控制，可以满足商业和工业应用的需求。
关键词：机械手；结构设计；功能实现；性能测试
1 Introduction
机械手有着广泛的应用，应用于商业、家庭和工业场合。
机械手可以灵活地执行复杂的任务，可以准确地抓取物体，并且执行时间更加快捷。
然而，现有机械手具有高成本、不灵活和低效率等问题，因此为了解决这些问题，需要设计出一种新型机械手。
本文将介绍这种新型机械手的结构设计、功能实现和性能测试。
2 Structural Design
新型机械手的结构设计分为主体部件、运动控制部件、传感器和外部电源。
主体部件主要包括铝型材、弹簧等，这些部件可以提供机械手的支撑和支承，使其具有较强的刚性。
机械手毕业设计论文机械手是一种可以模仿人类手的机械装置，广泛应用于工业生产中的自动化流水线、医疗手术、危险环境探测等领域。
本文以机械手的设计与应用为主题，描述了在毕业设计中设计机械手的过程及其应用前景。
全文共计700字。
摘要：随着技术的不断进步和人们对生产效率与安全性要求的提高，机械手逐渐成为现代工业生产中的重要设备。
本论文旨在通过设计一个具有多种功能的机械手来探讨其设计原理与应用前景。
引言：机械手是一种能够模仿人手动作的机械装置，它能够在指定的空间内完成各种动作，在工业生产中能够用于自动化流水线、医疗手术、危险环境探测等领域。
随着自动化技术的快速发展，机械手应用的范围也越来越广泛。
设计过程：本论文的设计目标是设计一个具有多种功能的机械手，并简化其结构以降低成本。
设计过程包括以下几个步骤：1. 确定机械手的应用场景：根据机械手的应用场景，确定其需要具备的功能和性能要求。
2. 选取适合的驱动方式：根据应用场景和要求，选取适合的驱动方式，如伺服电机、液压驱动等。
3. 机械结构设计：设计机械手的结构，包括连杆、关节、末端执行器等部分，确定各部分的尺寸和位置关系。
4. 控制系统设计：设计机械手的控制系统，包括处理器、编码器、传感器等部分，实现对机械手的精确控制。
5. 系统集成与调试：将各个部分进行集成，进行系统调试和优化，确保机械手的正常运行。
应用前景：机械手作为一种先进的自动化设备，具有广阔的应用前景。
它可以用于代替人工完成单调、重复的工作，提高生产效率。
同时，机械手还可以应用于危险环境中，避免人身伤害。
另外，机械手还可以应用于医疗领域，例如辅助手术、康复治疗等。
随着技术的不断进步，机械手在各个领域的应用前景将更加广阔。
结论：通过本论文的设计与研究，我们对机械手的设计原理和应用前景有了更深入的了解。
机械手的设计过程需要综合考虑应用场景、驱动方式、机械结构和控制系统等因素，以实现机械手的多功能化和成本降低。
099学研探索摘要：随着家用机器人的普及，机械手的实用性以及柔软性直接影响机器人的使用性能，设计一种家用柔性机械手，对传统机械手进行性能提升。
设计一款柔性机械手，主要由手指开合装置、海绵吸盘、柔性贴合吸盘、柔性气囊组成。
模仿人手指关节、皮肤的运动原理进行物体抓取。
大幅改良此类机械产品的性能。
此柔性机械手柔和性及适应性适合家用环境。
柔性机械手在生活中发挥的重要作用将越来越被人关注，未来市场需求会与日俱增。
关键词：柔性机械 模拟人手 皮肤 贴合 模式切换中图分类号：TB47 文献标识码：A 文章编号：1003-0069（2021）03-0099-03Abstract：With the popularity of domestic robots ，the practicability and softness of the manipulator directly affect the performance of the robot. A kind of household flexible manipulator is designed to improve the performance of the traditional manipulator.Design a flexible manipulator ，which is mainly composed of finger opening and closing device ，sponge sucker ，flexible laminating sucker and flexible air bag. Imitate the movement principle of finger joints and skin to grasp the object.Greatly improve the performance of such mechanical products.The softness and adaptability of this flexible manipulator are suitable for household environment. Flexible manipulator will play an important role in life will be more and more attention ，the future market demand will increase.Keywords：Flexible mechanical Artificial stimulant hand Skin Plying-up Switches modes武汉理工大学机电工程学院 郝子宜 李金帅 徐汉斌引言近年来，在全球机械自动化的带动下，掀起了智能机器人发展的热潮。
摘要机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，由其控制系统执行预定的程序实现对工件的定位夹持。
完全取代了人力，节省了劳动资源，提高了生产效率。
本设计以实现铣床自动上下料为目的，设计了个水平伸缩距为200mm，垂直伸缩距为200mm具有三个自由度的铣床上下料机械手。
机械手三个自由度分别是机身的旋转，手臂的升降，以及机身的升降。
在设计过程中，确定了铣床上下料机械手的总体方案，并对铣床上下料机械手的总体结构进行了设计，对一些部件进行了参数确定以及对主要的零部件进行了计算和校核。
以单片机为控制手段，设计了机械手的自动控制系统，实现了对铣床上下料机械手的准确控制。
关键词：机械手；三自由度；上下料；单片机AbstractManipulator , an automation equipment with function of grabbing and moving the workpiece ,is used in an automated production process.It perform scheduled program by the control system to realize the function of the positioning of the workpiece clamping. It completely replace the human, saving labor resources, and improve production efficiency.This design is to achieve milling automatic loading and unloading .Design a manipulator with three degrees of freedom and 200mm horizontal stretching distance, 120mm vertical telescopic distance. Three degrees of freedom of the manipulator is body rotation, arm movements, as well as the movements of the body. In the design process, determine the overall scheme of the milling machine loading and unloading manipulator and milling machine loading and unloading manipulator, the overall structure of the design parameters of some components as well as the main components of the calculation and verification. In the means of Single-chip microcomputer for controlling, design the automatic control system of the manipulator and achieve accurate control of the milling machine loading and unloading.Key words: Manipulator; Three Degrees of Freedom; Loading and unloading; single chip microcomputer目录摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．I第1章绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.1选题背景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． (1)1.2设计目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.3国内外研究现状和趋势．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21.4设计原则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2第2章设计方案的论证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.1 机械手的总体设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.1.1机械手总体结构的类型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.1.2 设计具体采用方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.2 机械手腰座结构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.2.1 机械手腰座结构设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.2.2 具体设计采用方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.3 机械手手臂的结构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62.3.1机械手手臂的设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62.3.2 设计具体采用方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72.4 设计机械手手部连接方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72.5 机械手末端执行器（手部）的结构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82.5.1 机械手末端执行器的设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82.5.2 机械手夹持器的运动和驱动方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.5.3 机械手夹持器的典型结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.6 机械手的机械传动机构的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．102.6.1 工业机械手传动机构设计应注意的问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．102.6.2 工业机械手传动机构常用的机构形式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．102.6.3 设计具体采用方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．122.7 机械手驱动系统的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．122.7.1 机械手各类驱动系统的特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．122.7.2 机械手液压驱动系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．132.7.3机身摆动驱动元件的选取．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．132.7.4 设计具体采用方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．142.8 机械手手臂的平衡机构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14第3章理论分析和设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．163.1 液压传动系统设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．163.1.1 确定液压传动系统基本方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．163.1.2 拟定液压执行元件运动控制回路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．173.1.3 液压源系统的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．173.1.4 确定液压系统的主要参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．173.1.5 计算和选择液压元件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．243.1.6机械手爪各结构尺寸的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26 第4章机械手控制系统的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．284.1 系统总体方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．284.2 各芯片工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．284.2.1 串口转换芯片．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．284.2.2 单片机．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．294.2.3 8279芯片．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．304.2.4 译码器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．314.2.5 放大芯片．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．324.3 电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．334.3.1 显示电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．334.3.2 键盘电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．334.4 复位电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．334.5 晶体振荡电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．344.6 传感器的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38CONTENTS Abstract (I)Chapter 1 Introduction (1)1.1 background (1)1.2 design purpose (1)1.3 domestic and foreign research present situation and trends (2)1.4 design principles (2)Chapter 2 Design of the demonstration (3)2.1manipulator overall design (3)2.1.1 manipulator overall structure type (3)2.1.2 design adopts the scheme (4)2.2 lumbar base structure design of mechanical hand (5)2.2.1 manipulator lumbar base structure design requirements (5)2.2.2specific design schemes (5)2.3mechanical arm structure design (6)2.3.1 manipulator arm design requirements (6)2.3.2 design adopts the scheme (7)2.4 design of mechanical hand connection mode (7)2.5 the manipulator end-effector structure design (8)2.5.1 manipulator end-effector design requirements (8)2.5.2 manipulator gripper motion and driving method (9)2.5.3 manipulator gripper structure (9)2.6 robot mechanical transmission design (10)2.6.1 industry for transmission mechanism of manipulator design shouldpay attention question (10)2.6.2 industrial machinery hand transmission mechanism commonlyused form of institution (10)2.6.3 design adopts the scheme (12)2.7 mechanical arm drive system design (12)2.7.1 manipulator of various characteristics of the drive system (12)2.7.2 hydraulic drive system for a manipulator (13)2.7.3 Body swing the selection of drive components (13)2.7.4 Design the specific use of the program (14)2.8 mechanical arm balance mechanism design (14)Chapter 3 Theoretical analysis and design calculation (16)3.1 hydraulic system design and calculation (16)3.1.1 the basic scheme of hydrauic transmission system (16)3.1.2 formulation of the hydraulic actuator control circuit (17)3.1.3 hydraulic source system design (17)3.1.4 determine the main parameters of the hydraulic system (17)3.1.5 calculation and selection of hydraulic components (24)3.1.6 Manipulator calculation of the structural dimensions (26)Chapter 4 The robot control system design (28)4.1 Overall scheme (28)4.2 Chip works (28)4.2.1 serial conversion chip (28)4.2.2 MCU (29)4.2.3 8279 chip (30)4.2 .4 decoder (31)4.2.5 amplifier chip (32)4.3 Circuit design (33)4.3.1 show the circuit design (33)4.3.2 The keyboard circuit design (33)4.4 Reset circuit design (33)4.5 crystal oscillation circuit design (34)4.6 sensor selection (34)Conclusion (36)Acknowledgements (37)References (38)第1章绪论1.1选题背景机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
[科技创新]2013年2期（上） 081搬运机械手设计陈梦雨（宁波大学阳明学院自然科学类4班 浙江 宁波 315211）摘 要：本文讨论了在实际应用中经常使用到的几种搬运机械手，并对它们的结构和设计进行了相关探讨，总结了机械手设计中常见的一些问题和解决方案，并由此引申出相关的讨论，进行了一些总结性的陈述。
关键词：机械手；搬运机械手；机械手设计1 引言在通常的工业机器人系统中，机械手是起到关键作用的传统的任务执行部件，也是机器人的重要部件之一。
在物理结构上，机械手包含了滑竿。
滚珠丝杆等器件构成；电气方面，包含了直流和交流电机、变频及传感器等部件组成。
这个装置是机电一体化的典型代表之一，全方面地覆盖了多种技术。
本文中提及的机械手，是通过传感器感应设备工作状态，并经过PLC 输出控制信号，分别控制机械手在水平和垂直方向的位移，并在适当的时机夹持和放下，具体的控制时机由传感器进行感应和传递，从而实现在一定范围内的物料移动。
本文中涉及的搬运机械手，可以做出灵活多变的动作，实现在一定的空间范围内移动和搬运物体，并且根据物料的变化和操作流程的改动随时更新自身参数，实现多种用途。
2 搬运机械手的结构搬运机械手的作用通常是将物料从一个点搬运到另一个点，根据实际生产的需要，这个搬运过程可能会涉及到水平以及垂直的位移，某些时候还需要机械手可以进行转动，因此在不同的生产过程中，对机械手灵活性的要求并不相同。
除了都会涉及到的夹持或者吸附操作之外，其他的操作也可能会有变化。
一般来说，搬运机械手是通过螺旋机构和机械手夹持器来工作的。
2.1 螺旋机构螺旋机构的主要作用，是将电机或者内燃机的转动转变成直线上的运动，同时传递动力。
依照其性质，可以将其分类为滚动螺旋和滑动螺旋两种常见的类型。
依照其用途，可以分为调整、传导和传力这三种基本类型。
无论是什么样的螺旋机构，都是由螺杆、螺母和机架组成。
螺旋机构的优点在于结构足够简单，制造和维护都非常容易，传动平稳，噪音低而且容易自锁。
摘要在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，机械手作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。
机械手的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，机械手主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。
本文将设计一台四自由度的机械手，主要的功用就是自动换刀。
首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。
关键词：机械手，示教编程，伺服，制动ABSTRACTIn the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance theproduction efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way.In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used tocarry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software. Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running. The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point.KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake第1章引言机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。
题目：搬运机械手及其PLC控制系统设计
摘要
搬运机械手是能模仿人和臂的某些动作功能，用以固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。
为了满足生产的需要，机械手要求设置多种工作方式，例如手动和自动（包括连续、单周期、单步和自动返回初始状态）工作方式。
在运动控制方面，PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。
所以利用PLC程序控制可以实现机械手的控制要求。
通过梯形图程序使各动作电磁阀动作，配合各极限位置的限位开关，准确而又循环的连续操作。
系统以液压传动为驱动方式，避免使用三相异步电动机，具有防过载的优点。
机械手、PLC、液压系统组成的整体具有高效、安全、经济、实用等特点。
下面我主要介绍一下设计过程中的具体展开工作：
初始阶段，指导老师要求我们上网查阅该设计的例子，以及阅读老师发的设计资料。
看过之后，在脑子里有了大概的思路。
本设计主要涉及的要点、重点、难点都清楚。
从大的方面来说有硬件设计和软件设计。
硬件设计包括机械手的抓取机构设计、液压系统原理设计、PLC的硬件设计；软件设计只有PLC的软件设计。
经小组讨论，一致认为设计的路线为机械手的介绍、机械手抓取机构设计、液压系统原理设计、PLC的硬件设计、PLC的软件设计。
下面具体介绍各部分的主要内容与展开的设计内容：
机械手的介绍：主要讲述了目前机械手在国内的发展状况，机械手的功能及应用场合。
阐述了机械手的优点和特点，简单介绍了机械手的主要组成部分以及每个部分在机械手的作用。
机械手抓取机构设计：
对手部的设计要求：
1、有适当的夹紧力
2、有足够的开闭范围
3、力系结构简单，重量轻，体积小
4、手指应有一定的强度和刚度
5、其它要求
根据以上要求，计算出手部装置、大臂上下移动机构、上臂左右移动机构的右腔推力、夹紧力的大小，手部活塞杆行程长，确定“V”型钳爪的L,β。
根据机械运动范围，确定出各腔流量以及工作压强。
计算出各机构工件参数后，绘制成表格，初步计算选取液压缸。
液压系统原理设计：根据泵的供油压力、系统所需的最大流量，选择好溢流阀、调速阀、换向阀。
设计出总体液压原理图，如下图所示。
根据机械手的工
作流程，作出电磁铁动作顺序表，从而可以确认电动机规格。
PLC的硬件设计：
1）系统的主电路：本设计只由一功率为1.5KW的电动机拖动，任务书中要求设置过载与短路保护。
根据要求，电动机功率小可直接起动。
采用接触器控制电路，利用起保停的控制电路方式来控制电动机的正常运行。
该主电路设有电路保护环节：短路保护、过载保护、欠压和失压保护。
电路图如下：2）操作面板的设计：根据控制和生产工艺的要求：控制操作包括手动和自动；手动和自动又包括了几个按钮，总计五个档位、六个动作开关按钮，另设有启动停止按钮、负载电源、紧急停车两个按钮。
设计如下：
3）PLC型号的选择：本次设计使用的是可编程控制实验装置。
由于机械手系统的输入/输出点少，要求电气控制部分体积小，成本低，并能够用计算机对PLC进行监控和管理，该机械手的控制为纯开关量控制，且I/O点数不多，仅需18个输入点和5个输出点，考虑留有一定的裕量。
故选用德国西门子公司生产的多功能小型S7-200 CPU 226 CN主机，该机输入点为24个，输出点为16个。
4）PLC I/O分配表
根据选择好的型号的PLC、输入输出点的个数，确定好每个输入输出相对应的I/O 地址。
S7-200 CPU 226 CN本机I/O就足够，不必用到扩展单元的I/O地址。
5）PLC外部接线图：
在外部电路图中，为了保证在紧急情况下（包括PLC发生故障是）能可靠地切断PLC的负载电源，设置了交流接触器KM。
在运行时按下“负载电源”按钮，使KM线圈得电并自锁，KM的主触点接通，给外部负载电源提供交流电源，
出现紧急情况时用“紧急停车”按钮切断负载电源。
在这个图中可以清楚看出交流电源系统的外部接线，对于一些保护可以一目了然。
6）电器元件的选用：本设计使用到的电器元件有断路器、交流接触器、控制按钮、行程开关，按照各自的选用原则，选择出符合条件的型号，并根据电气设备手册查出各电器的主要参数、安装尺寸、外形尺寸。
7）电器安装板接线图：按照国家标准GB5226-85规定，还有电柜内的电器要按一定的原则布置。
根据接线图，可以看出具体哪个电器具体放置在安装板的位置。
图中还有端子号，根据端子号连接好外部与内部的连线，直接与外部相连是端子排，相同端子号直接通过走线槽用导线相连接。
有了这张图，工人可自行连接好线路。
画出电器安装板接线图，如下图所示：
PLC的软件设计：
1）主程序：根据工作方式，绘制主程序的梯形图如下：
对于连续、单周期、单步三种工作方式都是属于自动操作，为了程序的简单化、操作简便，我使用一个子程序来控制这三个工作方式。
2）子程序：
（1）公用程序：公用程序是用来处理各种工作方式都要执行的任务，已经不同的工作方式之间的相互切换的处理，绘制梯形图如下：
（2）手动程序：为了保证系统的安全运行，在手动程序中设置了一些必要的连锁，梯形图如下：
（3）自动程序：单周期、连续和单步这三种工作方式主要用“连续”标志M0.7和“转换”标志M0.6来区分。
在文中详细阐述了单步与非单步的区分、单周期与连续的区分、单周期工作过程、单步工作过程与输出回路。
顺序功能图如
（4）自动回原点程序：按下返回原位按钮，机械手可能处于任意状态中，根据机械手当时所处的位置和夹紧的状态，可以分为三种情况，采用不用的出路方法：
（1）夹紧装置松开（Q0.1为0状态）
表明机械手没有夹持工件，应上升和左行，直接返回原点位置。
按下返回原位按钮I2.5，应进入图5-25中的上升步M1.4，转换条件为I2.5·Q0.1。
如果机械手已经在最上面，上限位开关I0.2为1状态，进入上升后，因为转换条件已经满足，将马上转换到左行步。
（2）夹紧装置处于夹紧状态，机械手在最右边
此时Q0.1和I0.3均为1状态，应将工件搬运到B点后在返回原点位置。
按下返回原位按钮I2.5，机械手应进入下降步M1.2，转换条件为I2.5·Q0.1·I0.3，首先执行下降和松开操作。
释放工件后，再返回原点位置。
（3）夹紧装置处于夹紧状态，机械手不在最右边
此时Q0.1为1状态，右限位开关I0.3为0状态。
按下起动按钮I2.6，应进入M1.0，转换条件为I2.5·Q0.1·I0.3，首先上行、右行、下降和松开工件，将工件搬运到B点后在返回原点位置。
机械手返回原点位置后，原点条件满足，公用程序中的原点条件标志M0.5为1状态，因此此时I2.1为ON，图5-7顺序功能图中的初始步M0.0在公用程序中被置位，为进入单周期、连续和单步工作方式做好了准备，因此可以认为自动程序的顺序功能图的初始步M0.0是步M1.5的后续步。
本设计主要应用于机加工生产，货物调运等场合。
搬运机械手采用PLC控制，体积小，重量轻，控制方式灵活，可靠性高，操作简单，维修容易。
使用该机械手代替人工搬运工件，既安全，又准确，提高了劳动生产率，保证了工件的质量，降低了工人的劳动强度，具有较好的经济效益和社会效益。
可编程控制器PLC以其丰富的I/O接口模块、高可靠性,可以在机械手的控制系统的设计中起到了十分重要的作用。
本文就设计过程中的几项关键的问题提出了自己的一些看法,可以有效地提高系统的抗干扰能力,对PLC读、写,事件响应等通信时间可进行精确的控制,取得了良好的效果.
随着机械手应用的普及，机械手向着专用化，机械结构向模块化、可重构化的方向发展，机械手的动作更加灵活多样，其控制方式也在向着多元化的方向发展，在PLC控制的过程中,还有许多的问题需要解决，PLC在机械手开发中的开发应用还有很大的空间。
